在還沒(méi)有導(dǎo)航的古代，人們是如何辨別方向的？

早在兩千多年前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，充滿智慧的古代人民就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁石具有指極性。于是他們利用磁石的指極性發(fā)明了司南，《鬼谷子》其中寫(xiě)道:"鄭人之取玉也，必載司南之車(chē)，為其不惑也。"從典籍的記錄中，我們也可以看出司南在古代人出行中，起到了不可或缺的作用。

而司南被人類(lèi)不斷改進(jìn)，便出現(xiàn)了中國(guó)古代四大發(fā)明之一——指南針。指南針的出現(xiàn)并非一蹴而就，而是經(jīng)過(guò)了極其漫長(zhǎng)的改良，才得以現(xiàn)世。司南的改良作品——指南魚(yú)與水浮磁針主要記載于唐宋年間，例如《神機(jī)秘籍》中說(shuō):"針?lè)ü艧o(wú)所傳，自昔玄真始制。"玄真便是擅長(zhǎng)物理的唐朝人。指南魚(yú)的制備方法記錄于《武經(jīng)總要》，書(shū)中說(shuō)：“用薄鐵葉剪裁，長(zhǎng)二寸，闊五分，首尾銳如魚(yú)形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚(yú)首出火，以尾正對(duì)子位，蘸水盆中，沒(méi)尾數(shù)分則止，以密器收之?！贝藭?shū)則寫(xiě)于北宋時(shí)期。

水浮磁針同樣也記于北宋時(shí)期，具體記載于著名科學(xué)家沈括的代表作《夢(mèng)溪筆談》，其中卷二十四，其文曰:"方家以磁石摩針?shù)h，則能指南。"

比起在陸地，人類(lèi)在航海時(shí)更易迷失方向，此時(shí)的指南針并不能完全滿足航海需求，在這種情況下，人類(lèi)發(fā)明了更多在航海中可以指明方向的工具，這些工具幫助人類(lèi)走上了偉大的航海之路。

在航海過(guò)程中迷失方向是極為危險(xiǎn)的事情，東晉僧人法顯曾記述：“大海彌漫無(wú)邊，不識(shí)東西，唯望日，月，星宿而進(jìn)?！庇纱丝梢?jiàn)，古人除了利用地磁導(dǎo)航外還會(huì)利用天文中的規(guī)律進(jìn)行導(dǎo)航，其中最為著名的天文導(dǎo)航工具，便是陪伴鄭和七下西洋的牽星板。

牽星板，是我國(guó)古代利用天文定位技術(shù)——牽星術(shù)來(lái)進(jìn)行航海定位導(dǎo)航的工具。它的主要原理是通過(guò)牽星板測(cè)量出的垂直高度與纖繩長(zhǎng)度來(lái)?yè)Q算北極星的高度角，進(jìn)而確定所在地的地理緯度。

在《武備志》中保存了二十頁(yè)鄭和海圖，其中有四幅為“過(guò)洋牽星圖”，在圖中船員們所用的觀測(cè)儀器即為牽星板。

據(jù)記載牽星板為12塊邊長(zhǎng)為2-24厘米、帶有刻度的烏木板組成。觀測(cè)者需手持牽星板，使板面與海平面垂直，下邊緣與海天交界線垂直，上邊緣與所測(cè)天體相接，板上引一長(zhǎng)繩以固定牽星板與觀測(cè)者眼睛之間的距離，計(jì)算單位為“指”與“角”，一指約為今天的1.9°，折合四角。

在國(guó)家海洋博物館海洋天文展廳中便有體驗(yàn)牽星板原理的互動(dòng)屏幕。

在西方也有用于測(cè)量星辰進(jìn)行導(dǎo)航的六分儀，六分儀所基于的原理很簡(jiǎn)單，即光線的反射角等于入射角。使用時(shí)﹐觀測(cè)者需手持六分儀﹐轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)鏡﹐使在視場(chǎng)里同時(shí)出現(xiàn)的天體與海平線重合。根據(jù)指標(biāo)鏡的轉(zhuǎn)角可以讀出天體的高度角﹐其誤差約為±0.2°~±1°。

六分儀的原理是由牛頓提出的，到了1732年，英國(guó)海軍開(kāi)始將原始儀器安裝在船艇上，因?yàn)楫?dāng)時(shí)最大測(cè)量角度是90度，因此被稱(chēng)為八分儀。1757年，約翰·坎貝爾船長(zhǎng)將八分儀的測(cè)量夾角提高到120度，發(fā)展成為六分儀。其后六分儀的測(cè)量夾角雖然逐漸提升到144度，但是其名稱(chēng)卻一直保持不變。

在國(guó)家海洋博物館海洋天文展廳入口上方的水晶裝飾，就是一個(gè)六分儀的造型。

除此之外經(jīng)天緯地展區(qū)中也展示著不同時(shí)期世界各國(guó)生產(chǎn)的六分儀與八分儀。

從波尼西亞人利用特殊手勢(shì)結(jié)合天空中的星星來(lái)辨別方向，到如今人類(lèi)向太空中發(fā)射衛(wèi)星用于航海導(dǎo)航，人類(lèi)從未停止對(duì)大海與星空的探索，不斷精進(jìn)的設(shè)備，不斷突破的極限，從指南針到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，從簡(jiǎn)易裝置到大國(guó)重器，都彰顯著人類(lèi)文明與科技的進(jìn)步。